Durante décadas, os cientistas procuraram uma quinta força fundamental da natureza que explicasse aspectos misteriosos do universo, como a energia escura e a matéria escura. Estas são as partes do nosso universo que não podem ser explicadas pelas quatro forças fundamentais que conhecemos: a gravidade e o eletromagnetismo, e as forças nucleares forte e fraca.
Além disso, enquanto a busca por esse poder continua, os pesquisadores estão ativamente em busca de uma teoria. Gravidade Quântica. Isso ocorre porque a gravidade quântica pode unificar a melhor explicação do universo em grande escala – a teoria de Albert Einstein. Relatividade geral – e a física subatômica chamada mecânica quântica. Ambas as teorias surgiram no início do século 20 e foram repetidamente confirmadas experimentalmente, embora se recusem firmemente a fundir-se em uma teoria unificada.
Mas agora, estas duas atividades científicas se sobrepuseram. Uma nova pesquisa desenvolveu uma estrutura para a gravidade quântica – e descobriu que ela realmente fornece uma quinta pista possível. Forças básicas da natureza.
As descobertas da equipa revelam que todas as sugestões possíveis para uma quinta força fundamental manifestam-se como um pequeno desvio da lei da gravitação de Isaac Newton a distâncias muito pequenas e são descritas por dois parâmetros: a sua força e o alcance em que opera. Em essência, a investigação pode reduzir a procura de uma quinta força fundamental.
“Um dos principais desafios é superar uma barreira principalmente conceitual: a gravidade quântica é vista como um tema muito abstrato, quase impossível de ser conectado a fenômenos observáveis”, disse ele em comunicado enviado por e-mail traduzido do italiano. “De certa forma, é como estar diante da face de uma montanha. Todos consideram imensurável. O primeiro passo não é a tecnologia, mas a mente: convencer-se de que realmente existe um caminho possível. Este trabalho parte justamente desta ideia: buscar uma conexão concreta entre escalas infinitesimalmente pequenas e a física dos fenômenos observáveis no mundo real.”
A estrutura da gravidade quântica explorada pela equipe é chamada de “conservação assintótica”, que afirma Gravidade A força da gravidade é interrompida para que possa ser equilibrada e controlada mesmo em altas energias. Embora esta teoria seja válida em níveis de energia mais elevados, Bonanno e colegas descobriram que o alcance e a força da quinta força fundamental são baixos, resultando numa região onde estes parâmetros são excluídos.
“O aspecto mais interessante é que parte da região teoricamente excluída ainda não foi explorada experimentalmente”, disse Bonanno. “Futuras medições de gravidade de alta precisão poderiam testar diretamente – e potencialmente refutar – esses tipos de modelos quânticos de gravidade-gravidade.”
Normalmente, os físicos levantam hipóteses sobre novas forças e então determinam se elas podem ser detectadas experimentalmente; Esta pesquisa adota uma abordagem diferente ao descartar certas possibilidades para as características de uma força proposta. O facto de grande parte da região excluída não ter sido explorada experimentalmente pela equipa estabelece as bases para fazer medições precisas da gravidade para testar a gravidade quântica.
“Nosso estudo mostra que a gravidade quântica não é apenas teoricamente correta em energias extremas e inacessíveis, mas também pode ter efeitos concretos e testáveis em escalas muito grandes”, disse Emiliano Claviano, do INAF, no comunicado. “A física a distâncias infinitesimais pode deixar traços visíveis no mundo macroscópico: algumas possíveis novas forças da natureza são descartadas não por experimentos, mas diretamente pelas leis fundamentais da teoria.”
Esta pesquisa aplica a física quântica à física nas menores escalas onde a gravidade quântica deve emergir, até as escalas planetárias. Portanto, estes vestígios da teoria quântica da gravidade ou da quinta força fundamental, que parecem ser desvios das leis de Newton, devem ser testados por uma ampla gama de experiências. Ele usa uma técnica conhecida como interferometria atômica, ou sensores quânticos, para fazer medições em todo o sistema solar, como medir o alcance do laser lunar ou os movimentos dos planetas, bem como medições astronômicas mais amplas.
A pesquisa da equipe foi publicada na edição de maio da revista Cartas de revisão física.
